Odlewanie ciśnieniowe cynku, jego proces, zastosowania i wskazówki projektowe

Jeśli chodzi o produkcję części metalowych, odlew cynkowy jest opcją o wysokim popycie. Wykorzystuje różne stopy do produkcji złożonych części cynkowo-metalowych. Części te mają silne właściwości mechaniczne. Oprócz wytrzymałości, części te posiadają wyjątkowe właściwości mechaniczne. Dlatego są one szeroko stosowane w różnych aplikacjach. Tutaj omówimy szczegółowo te zastosowania. Ponadto omówimy szczegółowo cały proces, wskazówki projektowe, zalety, wady i alternatywy.

Jak zdefiniowałbyś odlewanie ciśnieniowe cynku?

Jest to proces odlewania stopów metali. Najpierw stop cynku topi się do stanu stopionego. Następnie wysokie ciśnienie wtłacza stopiony cynk do wnęki matrycy (metalowej formy odlewniczej). Następnie cynk osiąga kształt matrycy. Następnie cynk schładza się i jest wyrzucany z matrycy. Dlatego technika ta najlepiej nadaje się do produkcji dużych ilości części ze stopów cynku o średniej zawartości cynku. Ludzie często wykorzystują ten proces do produkcji bardzo dokładnych części. Dodatkowo, może on radzić sobie z różnymi stopami cynku, tj. Zamak (zamak 3, zamak 5) i seria ZA.

Na czym polegają procesy związane z obróbką ciśnieniową cynku?

Poniżej znajduje się szczegółowy opis etapów związanych z odlewaniem ciśnieniowym cynku.

1. Projektowanie i oprzyrządowanie

Zinc die casting begins with the design phase. This phase may include the zinc alloy part design and tooling design. The engineers use smart software, i.e., CAD or CAM, to design the parts and tools. They add all the little details to the designs to ensure the zinc alloy part’s precision. They carefully consider the following aspects of part design:

• Draft Angle: Inżynierowie ustawiają kąty ciągu w zakresie 1-3 stopni. Pomaga to usunąć część ze stopu cynku z matrycy.
• Grubość ścianki: Utrzymują jednolitą grubość ścianki. Dzięki temu zapobiegają defektom i umożliwiają prawidłowe wypełnienie.
• Żeberka i filety: Inżynierowie uwzględniają w swoich projektach żebra i zaokrąglenia. Żebra przyczyniają się do wzmocnienia elementu ze stopu metalu. Zaokrąglenia pomagają uniknąć ostrych narożników, aby zapobiec naprężeniom.

Co więcej, podczas projektowania oprzyrządowania inżynierowie najpierw wykonują matrycę lub formę. Inżynierowie zazwyczaj konstruują je z wysokiej jakości stali, takich jak H13, 8407 i 1.2344. Tak więc, matryca ta składa się z dwóch połówek, tj. matrycy pokrywy (połówka mocująca) i matrycy wypychacza (połówka ruchoma). Dlatego prawidłowo zaprojektowaliśmy matrycę, aby była zgodna z projektami CAD. Gwarantuje to, że końcowa część będzie dokładnie taka jak matryca.

2. Topienie i wtryskiwanie

Etap ten obejmuje topienie materiału cynkowego. Zwykle odbywa się to w piecu. Tutaj upewniamy się, że temperatura wynosi od 700°F do 800°F (370°C do 430°C). Zakres ten pomaga utrzymać metaliczny cynk w stanie stopionym. Następnie stopiony cynk jest wtryskiwany do maszyny odlewniczej. Maszyna ta składa się ze stempla, gniazda matrycy i komory chłodzenia. Po wstrzyknięciu stopionego stopu do maszyny, stempel wywiera wysokie ciśnienie, wtłaczając go do wnęki matrycy. Następnie stopiony cynk przybiera kształt matrycy i osiąga wszystkie jej wymiary.

3. Chłodzenie i krzepnięcie

Po procesie wtrysku stopiony cynk jest chłodzony przez system chłodzenia. Stalowa forma zaczyna szybko schładzać stopiony cynk. Chłodzenie to ma jednak pewne ograniczenia. W związku z tym jest ono zwykle mocowane za pomocą kanałów chłodzących. Chłodziwo lub woda może przepływać przez ten kanał. Pomagają one schłodzić cynk. Po schłodzeniu cynk zaczyna krzepnąć. Na tym etapie przyjmuje wymiary formy. Poza tym szybkie chłodzenie pomaga uzyskać drobnoziarniste struktury o wysokiej wytrzymałości. Dodatkowo, czas chłodzenia zależy od rozmiaru części i jej złożoności. Prostsze konstrukcje stygną wcześniej.

4. Wyrzucanie i przycinanie

The zinc die casting process’s final step is the ejection and trimming of the zinc part. After solidification, the die opens. Then the ejector pins start to push the part out of the mold. This mold is designed smartly. It can easily come out of the die cavity without causing any damage. Additionally, if there is excessive material, i.e., flash, it attaches around the edges of the zinc part. It is important to remove it. The trimming process accomplishes this. This process can use different mechanical operations, such as cutting, grinding, or filing. All of these processes result in the production of fine parts.

5. Procesy wtórne

Niektóre części są gotowe po przycięciu. Ale kilka z nich wymaga dodatkowych procesów. Mogą one uzyskać lepszy wygląd i określone wymiary. Na przykład wiercenie otworów, gwintowanie lub uszlachetnianie powierzchni. Podczas gdy niektóre części mogą wymagać lepszego wyglądu i dodatkowych właściwości, takich jak odporność na korozję i funkcjonowanie, mogą zostać poddane procesowi malowania. Co więcej, niektóre części cynkowe mogą wymagać trwałego wykończenia. Są one odporne na trudne warunki środowiskowe i mogą zostać poddane procesowi malowania proszkowego.

Powszechnie stosowane stopy cynku do odlewania ciśnieniowego

Oto różne stopy cynku. Mają one różne zastosowania w różnych dziedzinach. Omówmy szczegółowo ich właściwości, skład i zastosowania.

Stop Zn	Skład	Właściwości	Typowe zastosowania
Zamak 3	Zn 96%, Al 4%, Mg 0,03%	Dobra równowaga między wytrzymałością, plastycznością i podatnością na odlewanie	Części samochodowe, osprzęt, obudowy elektryczne
Zamak 5	Zn 95%, Al 4%, Cu 1%	Wyższa wytrzymałość i twardość, dobra odporność na pełzanie	Koła zębate, dźwignie, małe elementy mechaniczne
Zamak 7	Zn 99,99%, Al 0,05%, Mg 0,01%	Doskonała plastyczność i płynność, wysoka czystość	Złącza elektroniczne, komponenty precyzyjne
Zamak 2	Zn 94%, Al 4%, Cu 3%	Najwyższa wytrzymałość i twardość wśród stopów Zamak	Wytrzymałe części mechaniczne, narzędzia
ZA-8	Zn 92%, Al 8%, Cu 1%	Wysoka wytrzymałość i twardość, dobre właściwości nośne	Łożyska, tuleje, małe części maszyn
ZA-12	Zn 88%, Al 12%, Cu 1%	Wysoka wytrzymałość, twardość, dobra odlewalność	Części konstrukcyjne, komponenty o dużym obciążeniu
ZA-27	Zn 73%, Al 27%, Cu 2%	Najwyższa wytrzymałość i twardość, niższa gęstość	Ciężkie zastosowania, duże części maszyn

 

Podstawowe wskazówki projektowe dotyczące odlewania ciśnieniowego cynku

Oto kilka ważnych wskazówek, których można użyć, aby odlewanie ciśnieniowe cynku było bardziej skuteczne i wydajne.

Aspekt projektu	Podstawowe wskazówki	Rysunki uproszczone
Kąty zanurzenia	Uwzględnij kąty pochylenia (zazwyczaj 1-3 stopnie).
Grubość ścianki	Zachować jednolitą grubość ścianki (0,040-0,120 cala dla cynku).
Żebra	Dodaj żebra, aby wzmocnić obszary bez zwiększania ogólnej grubości.
Filety	Używaj zaokrągleń zamiast ostrych narożników (promień 0,020 cala lub więcej).
Podcięcia	Zminimalizuj podcięcia lub użyj rdzeni ślizgowych, jeśli to konieczne.
Szefowie	Zaprojektuj występy o odpowiedniej wysokości i średnicy (stosunek 1:1 do 3:1).
Otwory i szczeliny	Konstrukcja o stałym rozmiarze i odstępach (minimalna średnica 0,040 cala).
Teksturowanie	Dodawanie tekstur do płaskich powierzchni w celu poprawy estetyki.
Tolerancje	Należy stosować realistyczne tolerancje (±0,002 do ±0,005 cala).
Linia rozstania	Umieść linię podziału strategicznie.

Zastosowania odlewów cynkowych

Podobnie jak inne procesy, odlewanie ciśnieniowe cynku jest również szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Omówmy szczegółowo jego zastosowania.

 

1. Przemysł motoryzacyjny

Odlewanie ciśnieniowe cynku ma wiele zastosowań w sektorze motoryzacyjnym. Służy do produkcji precyzyjnych i trwałych części. Mogą one obejmować gaźniki. Gaźniki te wymagają wysokiej dokładności wymiarowej i wykończenia powierzchni. Odlewanie ciśnieniowe cynku jest najlepszym rozwiązaniem. Poza tym, niektóre części hamulców wymagają wysokiej wytrzymałości i niezawodności. W tym przypadku odlewy cynkowe są dobrym rozwiązaniem. Co więcej, odlewanie ciśnieniowe cynku ma wiele zastosowań w produkcji części, które mogą radzić sobie z naprężeniami i zużyciem.

2. Przemysł elektroniczny

Odlewanie ciśnieniowe cynku znalazło zastosowanie w przemyśle elektronicznym. Pomaga tworzyć złożone i szczegółowe części. Części te wykazują doskonałą przewodność elektryczną i właściwości ekranujące. Poza tym odlewy cynkowe są lżejsze. W związku z tym zapewniają wytrzymałość i trwałość. Co więcej, złącza elektryczne wymagają precyzji i spójnych kształtów. Tutaj odlewy cynkowe pasują bardzo dobrze. Pomagają również odprowadzać ciepło z komponentów elektronicznych. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększa to wydajność i trwałość komponentu.

3. Towary konsumpcyjne

W tym sektorze odlewanie ciśnieniowe cynku jest stosunkowo opłacalnym rozwiązaniem. Może dodać estetyki do funkcjonalnych części. Co więcej, jest dość trwały i łatwy w obsłudze. Jest więc szeroko stosowany w produkcji masowych ilości o niestandardowych kształtach i wymiarach. Służy do wytwarzania różnych produktów. Zwykle obejmują one bagaż, drzwi i urządzenia. Wynika to z ich wytrzymałości i estetycznego wykończenia.

4. Urządzenia przemysłowe

Oprócz innych sektorów, odlewanie ciśnieniowe cynku ma wiele zastosowań w sektorach przemysłowych. Służy do produkcji różnych komponentów. Zazwyczaj wymagają one wysokiej precyzji i wytrzymałości. Ponadto mają wysoką odporność na trudne warunki środowiskowe. Najlepszym przykładem są komponenty pomp. Odlewy cynkowe pomagają w produkcji tych części. Zazwyczaj są to obudowy i wirniki. Co więcej, proces ten jest szeroko stosowany do produkcji zaworów, maszyn i urządzeń.

Jakie są zalety odlewania ciśnieniowego cynku?

Just like other methods, zinc die casting also offers different benefits. Let’s discuss these in detail.

1. Precyzja

Technika ta zapewnia wysoką dokładność wymiarową. Jest w stanie wytwarzać skomplikowane detale. Poza tym, odlewanie ciśnieniowe cynku jest idealne do produkcji części wymagających wąskiej tolerancji. Jego precyzja sama w sobie dowodzi, że produkt końcowy z pewnością spełni specyfikacje projektowe. Pomoże to zredukować rozległe procesy po odlewaniu i obróbkę skrawaniem. Poza tym minimalizuje również potrzebę wykańczania.

2. Wytrzymałość i trwałość

Odlewanie ciśnieniowe cynku umożliwia stosowanie różnych stopów. Stopy te wymagają doskonałych właściwości mechanicznych. Mogą one obejmować dobrą odporność na uderzenia i wytrzymałość na rozciąganie. Poza tym sprawia to, że części odlewane ciśnieniowo z cynku są mocne i trwałe. Tak więc część staje się bardziej zdolna do przenoszenia znacznych naprężeń mechanicznych i zużycia. Dlatego odlewanie ciśnieniowe cynku jest szeroko stosowane w aplikacjach, tj. w motoryzacji i sprzęcie przemysłowym.

3. Wykończenie powierzchni

Odlewanie cynkowe pomaga tworzyć części o gładkich powierzchniach. Dzięki temu bardzo łatwo jest zastosować powłoki galwaniczne i wykończeniowe. Oprócz tego ma on nieodłączną jakość powierzchni. Pozwala więc na różne procesy po odlewaniu. Mogą one obejmować malowanie, malowanie proszkowe i galwanizację. Odlewy cynkowe gwarantują estetyczny wygląd i odporność na korozję. Poza tym, produkuje również bardzo precyzyjne produkty końcowe.

4. Wydajność

Odlewanie ciśnieniowe cynku to wydajny i niezawodny sposób wytwarzania części metalowych. Charakteryzuje się wysokimi wskaźnikami produkcji przy minimalnej wymaganej obróbce. Co więcej, może wytwarzać duże ilości. Nadaje się więc do produkcji wielkoseryjnej. Zmniejsza to czas i koszty produkcji.

5. Opłacalność

Technika ta jest bardzo ekonomiczna w porównaniu do innych metod odlewania ciśnieniowego. Daje gładkie wykończenie. Nie ma więc potrzeby wykonywania dodatkowych operacji. Ale tak, początkowy koszt odlewania ciśnieniowego cynku jest dość wysoki, tj. koszt projektu oprzyrządowania. Ale jeśli chodzi o produkcję masową, koszt spada i daje spójne wyniki.

Jakie są wady odlewania ciśnieniowego cynku?

Podobnie jak zalety, odlewanie ciśnieniowe cynku ma również pewne wady. Omówmy je więc tutaj.

1. Ograniczenia rozmiaru

Odlewanie ciśnieniowe cynku nadaje się do małych i średnich produkcji. Jeśli próbujesz wykonać części o dużych rozmiarach, proces ten ma pewne ograniczenia. Zwykle dzieje się tak z powodu maszyn odlewniczych i rozmiarów form. Można więc znaleźć inne alternatywy do produkcji dużych części.

2. Wysoki koszt początkowy

Jak wspomnieliśmy wcześniej, metoda odlewania ciśnieniowego cynku wymaga specjalnych projektów i oprzyrządowania. Oczywiste jest więc, że wiąże się ona z wyższymi kosztami niż inne techniki. Sprawia to, że jest ona mniej przydatna w przypadku małych produkcji. Można ją jednak wykorzystać do produkcji dużych ilości wyrobów o spójnych wzorach.

3. Przewodność cieplna

Stopy cynku są lepszymi przewodnikami ciepła niż inne metale. Dlatego trudno jest poradzić sobie z ciepłem podczas procesu. Należy więc starannie zaprojektować formę. Oprócz tego należy również dodać odpowiednie strategie chłodzenia, aby uniknąć jakichkolwiek wad.

Jakie są dostępne alternatywy dla odlewów cynkowych?

Porównując zarówno zalety, jak i wady odlewania ciśnieniowego cynku, możemy spróbować użyć różnych alternatyw, aby uzyskać pożądane części. Ich wyjaśnienie znajduje się w poniższej tabeli.

Alternatywa	Materiał	Zalety	Wady	Zastosowania
Odlewanie ciśnieniowe aluminium	Stopy aluminium	Lekki, odporny na korozję	Wyższa temperatura topnienia	Części samochodowe, komponenty lotnicze i kosmiczne
Odlewanie ciśnieniowe magnezu	Stopy magnezu	Bardzo lekki, dobry stosunek wytrzymałości do wagi	Droższy materiał	Elektronika użytkowa, komponenty motoryzacyjne
Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych	Tworzywa termoplastyczne	Lekki, wszechstronny	Niższa wytrzymałość i trwałość	Towary konsumpcyjne, urządzenia medyczne
Odlewanie w piasku	Różne metale	Dobre dla dużych części, niższy koszt oprzyrządowania	Szorstkie wykończenie powierzchni, niższa dokładność	Bloki silników, duże części maszyn
Odlewanie inwestycyjne	Różne metale	Wysoka precyzja, doskonałe wykończenie powierzchni	Wysoki koszt, dłuższy czas produkcji	Łopatki turbin, implanty medyczne
Metalurgia proszków	Metale i stopy	Wysoka precyzja, minimalna ilość odpadów	Mniejsze części, wysokie koszty oprzyrządowania	Koła zębate, łożyska, części konstrukcyjne
Tłoczenie	Metale	Szybka produkcja, niskie koszty	Płaskie lub proste kształty, wysoki początkowy koszt oprzyrządowania	Panele samochodowe, komponenty elektroniczne
Kucie	Metale	Wysoka wytrzymałość, doskonała trwałość	Prostsze kształty, większe straty materiału	Motoryzacja, komponenty lotnicze i kosmiczne

Wnioski

Podsumowując, odlewanie ciśnieniowe cynku to inteligentna technika wytwarzania części metalowych. Ma ona wiele zastosowań w różnych branżach. W tym przypadku metalowy cynk przechodzi w stan stopiony i jest wtryskiwany do pieca. Następnie poddawany jest wysokiemu ciśnieniu i wprowadzany do wnęki matrycy. Następnie zaczyna osiągać kształt formy i pozostawia się go do ostygnięcia. Po zestaleniu część cynkowa wysuwa się z wnęki matrycy i sprawdza, czy wymaga przycięcia lub wykończenia powierzchni. Jest to więc dość prosty krok. Jest to powszechnie stosowane do produkcji małych części i dużych produkcji. Jest więc szeroko stosowany w wielu branżach.

Często zadawane pytania

Q1. Jak można porównać odlewanie ciśnieniowe cynku z odlewaniem ciśnieniowym aluminium?

Cóż, oba odlew cynkowy Odlewy ciśnieniowe z cynku i aluminium zaczynają się od stopienia metalu, a następnie uzyskują kształt formy. Odlewy cynkowe charakteryzują się precyzją i wykończeniem powierzchni. Z drugiej strony, odlewy aluminiowe są przydatne w przypadku lżejszych części o dobrej odporności na korozję.

Q2. Czy części odlewane z cynku można poddać recyklingowi?

Absolutnie tak, części odlewane z cynku są przewodnikami ciepła. Mogą więc łatwo stopić się w określonych temperaturach. Dzięki temu w pełni nadają się do recyklingu i są bardzo przyjazne dla środowiska.

Q3. Jakie techniki obróbki końcowej są zwykle stosowane do produkcji części odlewanych ciśnieniowo z cynku?

Jest ich wiele. Najpopularniejsze techniki obróbki końcowej to obróbka skrawaniem, galwanizacja, malowanie i malowanie proszkowe.

Strona główna    Rozwiązanie   Wsparcie    Linki    Kariera    Blog    Sitemap

Copyright © 2011-2014 GC Precision Mold Wszelkie prawa zastrzeżone